高中物理 第3章 原子核與放射性 第3節(jié) 放射性的應用與防護教師用書 魯科版選修3-5

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第3節(jié)　放射性的應用與防護 學 習 目 標 知 識 脈 絡 1.知道放射性同位素，了解放射性在生產(chǎn)和科學領域的應用．(重點、難點) 2．知道放射性污染及其對人類和自然產(chǎn)生的嚴重危害，了解防護放射性的措施，建立防范意識．(重點) 放 射 性 的 應 用 [先填空] 1．放射性同位素的應用主要分為兩類：一是利用射線的電離作用、穿透能力等性質(zhì)；二是作為示蹤原子． 2．射線特性的利用 (1)輻射育種、食品輻射保存、放射性治療等． (2)放射性同位素電池：把放射性同位素衰變時釋放的能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置． (3)γ射線探傷：利用了γ射線穿透能力強的特點． 3．作為示蹤原子：用儀器探測放射性同位素放出的射線，可以查明放射性元素的行蹤，好像帶有“標記”一樣．人們把具有這種用途的放射性同位素叫作示蹤原子． [再判斷] 1．利用放射性同位素放出的γ射線可以給金屬探傷．(√) 2．利用放射性同位素放出的射線消除有害的靜電積累．(√) 3．利用放射性同位素放出的射線保存食物．(√) [后思考] 放射性元素為什么能做示蹤原子？ 【提示】　由于放射性同位素不斷發(fā)出輻射，無論它運動到哪里，都很容易用探測器探知它的下落，因此可以用作示蹤物來辨別其他物質(zhì)的運動情況和變化規(guī)律．這種放射性示蹤物稱為示蹤原子或標記原子． [核心點擊] 1．分類：可分為天然放射性同位素和人工放射性同位素兩種，天然放射性同位素不過40多種，而人工放射性同位素已達1 000多種，每種元素都有自己的放射性同位素． 2．人工放射性同位素的優(yōu)點 (1)放射強度容易控制； (2)可以制成各種所需的形狀； (3)半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，放射性廢料容易處理．因此，凡是用到射線時，用的都是人工放射性同位素． 3．放射性同位素的主要應用 (1)利用它的射線． ①工業(yè)部門使用射線測厚度——利用γ射線的穿透特性； ②農(nóng)業(yè)應用——γ射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長保存期等； ③醫(yī)療上——利用γ射線的高能量治療癌癥． (2)作為示蹤原子：放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學性質(zhì)，通過探測放射性同位素的射線確定其位置． 1．下列關于放射性同位素的一些應用的說法中正確的是(　　) A．利用放射性消除靜電是利用射線的穿透作用 B．利用射線探測機器部件內(nèi)部的砂眼或裂紋是利用射線的穿透作用 C．利用射線改良品種是因為射線可使DNA發(fā)生變異 D．在研究農(nóng)作物合理施肥中是以放射性同位素作為示蹤原子 E．放射性同位素的半衰期是相同的 【解析】　消除靜電是利用射線的電離作用使空氣導電，A錯誤；探測機器部件內(nèi)部的砂眼或裂紋和改良品種分別是利用它的穿透作用和射線可使DNA發(fā)生變異，B、C正確；研究農(nóng)作物對肥料的吸收是利用其作示蹤原子，D正確；不同的放射性同位素的半衰期是不同的，E錯誤． 【答案】　BCD 2．下列說法正確的是(　　) A．給農(nóng)作物施肥時，在肥料里放一些放射性同位素，是因為農(nóng)作物吸收放射性同位素后生長更好 B．輸油管道漏油時，可以在輸?shù)挠椭蟹乓恍┓派湫酝凰靥綔y其射線，確定漏油位置 C．天然放射元素也可以作為示蹤原子加以利用，只是含量較少，經(jīng)濟上不劃算 D．放射性元素被植物吸收，其放射性不會發(fā)生改變 E．人工放射性同位素可作為示蹤原子，是因為它不改變元素的化學性質(zhì) 【解析】　放射性元素與它的同位素的化學性質(zhì)相同，但是利用放射性元素可以確定農(nóng)作物在各季節(jié)吸收含有哪種元素的肥料．無論植物吸收含放射性元素的肥料，還是無放射性肥料，植物生長是相同的，A錯誤；人工放射性同位素，含量易控制，衰變周期短，不會對環(huán)境造成永久污染，而天然放射性元素，劑量不易控制、衰變周期長、會污染環(huán)境，所以不用天然放射元素，C錯誤；放射性是原子核的本身性質(zhì)，與元素的狀態(tài)、組成等無關，D正確；放射性同位素可作為示蹤原子，是因為它不改變元素的化學性質(zhì)，故B、E均正確． 【答案】　BDE 3．γ刀已成為治療腦腫瘤的最佳儀器，用γ刀治療時不用麻醉，病人清醒，時間短，半小時完成手術(shù)，無需住院，因而γ刀被譽為“神刀”．據(jù)報道，我國自己研制的旋式γ刀性能更好，即將進入各大醫(yī)院為患者服務．γ刀治療腦腫瘤主要是利用γ射線很強的________能力和很________的能量． 【解析】　γ刀治療腦腫瘤主要是利用γ射線很強的穿透能力和很高的能量． 【答案】　穿透　高 放射性同位素的應用技巧 (1)用射線來測量厚度，一般不選取α射線是因為其穿透能力太差，更多的是選取γ射線，也有部分選取β射線的． (2)給病人治療癌癥、培育優(yōu)良品種、延長食物保質(zhì)期一般選取γ射線． (3)使用放射線時安全是第一位的． 放 射 性 污 染 和 防 護 [先填空] 1．放射性污染的主要來源 (1)核爆炸；(2)核泄漏；(3)醫(yī)療照射． 2．為了防止放射線的破壞，人們主要采取以下措施 (1)密封防護； (2)距離防護； (3)時間防護； (4)屏蔽防護． [再判斷] 1．核泄漏會造成嚴重的環(huán)境污染．(√) 2．醫(yī)療照射是利用放射性，對人和環(huán)境沒有影響．() 3．密封保存放射性物質(zhì)是常用的防護方法．(√) [后思考] 放射性污染危害很大，放射性穿透力很強，是否無法防護？ 【提示】　放射線危害很難防護，但是通過屏蔽、隔離等措施可以進行有效防護，但防護的有效手段是提高防范意識． [核心點擊] 污染與防護 舉例與措施 說明 污染 核爆炸 核爆炸的最初幾秒鐘輻射出來的主要是強烈的γ射線和中子流，長期存在放射性污染 核泄漏 核工業(yè)生產(chǎn)和核科學研究中使用的放射性原材料，一旦泄漏就會造成嚴重污染 醫(yī)療照射 醫(yī)療中如果放射線的劑量過大，也會導致病人受到損害，甚至造成病人死亡 續(xù)表　　 污染與防護 舉例與措施 說明 防護 密封防護 把放射源密封在特殊的包殼里，或者用特殊方法覆蓋，以防止射線泄漏 距離防護 距放射源越遠，人體吸收放射線的劑量就越少，受到的危害就越輕 時間防護 盡量減少受輻射的時間 屏蔽防護 在放射源與人體之間加屏蔽物能起到防護作用，鉛的屏蔽作用最好 4．關于國際通用的輻射警示標志，下列說法正確的是(　　) A．國際通用的輻射警示標志是毒性標志的骷髏 B．國際通用的輻射警示標志是以黃色為背景的黑色的圓形中心和三個黑色葉瓣的圖形 C．有此項標志的地方是有輻射警示危險的地方 D．沒有特別的極其特殊的需要遠離有國際通用的輻射警示標志的地方 E．有此項標志的地方可以進去，只要穿上厚棉衣即可 【解析】　國際通用的輻射警示標志是以黃色為背景的黑色的圓形中心和三個黑色葉瓣的圖形，A錯，B正確；因為放射性的危險性和放射性的強穿透性，所以要遠離有放射性的地方，C、D正確，E錯誤． 【答案】　BCD 5．核能是一種高效的能源． (1)在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核反應堆有三道防護屏障：燃料包殼、壓力殼和安全殼． 圖331 結(jié)合圖331甲可知，安全殼應當選用的材料是________． (2)圖乙是用來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章，通過照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判斷工作人員受到何種輻射．當胸章上1 mm鋁片和3 mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時，結(jié)合圖甲分析可知工作人員一定受到了________射線的輻射；當所有照相底片被感光時，工作人員一定受到了________射線的輻射． 【解析】　(1)核反應堆最外層是厚厚的水泥防護層，以防止射線外泄，所以安全殼應選用的材料是混凝土． (2)β射線可穿透幾毫米厚的鋁片，而γ射線可穿透幾厘米厚的鉛板． 【答案】　(1)混凝土　(2)β　γ 射線具有一定的能量，對物體具有不同的穿透能力和電離能力，從而使物體或機體發(fā)生一些物理和化學變化．如果人體受到長時間大劑量的射線照射，就會使細胞器官組織受到損傷，破壞人體DNA分子結(jié)構(gòu)，有時甚至會引發(fā)癌癥，或者造成下一代遺傳上的缺陷．